宽带低相位噪声压控振荡器芯片设计

发布时间：2021-08-09 15:33

　　近年来5G通信以及物联网系统引起的技术热潮推动了新的无线通信技术的研究与发展。随着通信标准的不断更新和提高,对于无线通信系统中的射频收发机的性能要求也日益增加。压控振荡器（VCO）是无线通信收发系统中的重要模块之一,它为无线收发机提供相位稳定的本振信号,参与信号调制和解调过程。它的相位噪声、调谐范围、压控增益等指标对无线通信收发系统的性能有着非常重要的影响。如何实现同时具备较宽调谐频带和较好相位噪声特点的单片集成压控振荡器,成为了近年来人们所关注的焦点。本文针对上述问题,系统学习了压控振荡器的原理和实现方法,调研了国内外宽带低相位噪声压控振荡器的研究现状,探究了宽调谐范围压控振荡器的设计方法。基于不同的芯片制造工艺,设计了两款宽调谐范围、低相位噪声的压控振荡器。本文针对窄带物联网（NB-IoT）的通信应用需求,设计了一款工作频率为2倍NB-IoT频段的L波段宽带低相位噪声压控振荡器。由于NB-IoT应用需要整个系统的总体功耗尽量低,所以选取了硅基55 nm CMOS LPe工艺进行低功耗设计。本设计为了拓宽压控振荡器的调谐带宽,引入了开关电容技术。出于优化相位噪声性能的考虑,采用了Cl... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

基于优化8字型电感结构的宽带压控振荡器[6]

(a) (b)图 1-1 基于优化 8 字型电感结构的宽带压控振荡器[6]。(a)拓扑结构；(b)芯片照片2015 年，美国华盛顿州立大学的 Pawan Agarwal 等人开发了一款中心工 25.3 GHz，调谐带宽为 34.8%的宽带低功耗压控振荡器。该压控振荡器用了可变电感的结构来实现宽频带调谐，作者改变电感值的方法是控制面的经过特殊设计的悬浮衬底屏蔽层上的涡流。通过这种方法，该设计 29%的电感值变化，同时可以保证电感的 Q 值均在 15.5 以上[7]。

第一章 绪论8 年，中国台湾的国立宜兰大学的 Jian-Yu Hsieh 等人设计了一款工的宽带低相位噪声低功耗压控振荡器。该设计引入了 3-bit 的电容计的调谐带宽；引入了可变偏置技术来改变管子栅极电压，使晶较小的工作状态，从而降低相位噪声。该VCO的相位噪声典型值在到了-123 dBc/Hz[8]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]多芯片组件技术研究[J]. 单作鹏.  微处理机. 2016(02)
[2]MCM封装技术新进展[J]. 胡燕妮.  电子与封装. 2016(03)
[3]多芯片组件组装关键技术研究[J]. 杨虹蓁,曹新宇,关晓丹.  北华航天工业学院学报. 2016(01)
[4]探析压控振荡器研究现状与原理[J]. 王艳华.  天津职业院校联合学报. 2014(11)
[5]利用缓冲放大器改善压控振荡器设计[J]. Mark Crandall.  电子产品世界. 2003(09)

博士论文
[1]基于CMOS工艺的微波毫米波宽带压控振荡器研究与芯片设计[D]. 李竹.东南大学 2017

硕士论文
[1]CMOS毫米波宽频带压控振荡器和分频器的设计[D]. 郑原野.杭州电子科技大学 2018
[2]用于L波段射频接收机的宽带低噪声VCO的设计[D]. 林宗伟.东南大学 2017
[3]射频宽带LC压控振荡器的设计[D]. 叶鹏.东南大学 2016
[4]基于CMOS工艺的毫米波压控振荡器芯片设计[D]. 唐攀.电子科技大学 2015
[5]CMOS压控振荡器的研究[D]. 陈超.南京理工大学 2013



本文编号：3332331